[논문 리뷰] The stellar-to-halo mass relations of local galaxies segregated by color

Aldo Rodríguez-Puebla, V. Ávila-Reese외 4명|arXiv (Cornell University)|2014. 08. 22.

Galaxies: Formation, Evolution, Phenomena인용 수 1

한 줄 요약

이 연구는 국지 우주 내 파란 중심은피성과 빨간 중심은피성에 대해 별성질량-은하핵질량 관계(SHMR)를 별도로 유도하여, 특히 logMh ≈ 12에서 파란 중심은피성의 Ms/Mh 비율이 약 0.05로 빨간 중심은피성보다 약 1.7배 높다는 것을 밝혀냈다. 결과적으로 높은 질량에서는 은하핵 질량에 의한 억제가, 낮은 질량에서는 환경적 요인(예: 군집의 빈도)이 SHMR를 결정짓는 것으로 나타났다.

ABSTRACT

We derive the stellar-to-halo mass relations, SHMR, of local blue and red central galaxies separately, as well as the fraction of halos hosting blue/red central galaxies. We find that: 1) the SHMR of central galaxies is segregated by color, with blue centrals having a SHMR above the one of red centrals; at logMh~12, the Ms/Mh ratio of the blue centrals is ~0.05, which is ~1.7 times larger than the value of red centrals. 2) The intrinsic scatters of the SHMRs of red and blue centrals are ~0.14 and ~0.11dex, respectively. The intrinsic scatter of the average SHMR of all central galaxies changes from ~0.20dex to ~0.14dex in the 11.3<logMh<15 range. 3) The fraction of halos hosting blue centrals at Mh=1E11Msun is 87%, but at 2x1E12Msun decays to ~20%, approaching to a few per cents at higher masses. The characteristic mass at which this fraction is the same for blue and red galaxies is Mh~7x1E11Msun. Our results suggest that the SHMR of central galaxies at large masses is shaped by halo mass quenching (likely through shock virial heating and AGN feedback), but group richness also plays an important role: central galaxies living in less dense environments quenched their star formation later or did not quench it yet. At low masses, processes that delay star formation without invoking too strong supernova-driven outflows could explain the high Ms/Mh ratios of blue centrals as compared to those of the scarce red centrals.

연구 동기 및 목표

• 국지 우주 내 파란 중심은피성과 빨간 중심은피성 간의 별성질량-은하핵질량 관계(SHMR)가 어떻게 다른지 조사하는 것.
• 은하핵 질량 범위에 걸쳐 파란 중심은피성과 빨간 중심은피성을 수용하는 은하핵의 비율을 정량화하는 것.
• 관측된 SHMR의 차이를 설명하는 물리적 메커니즘이 은하핵 질량 억제 또는 환경적 요인(예: 군집의 빈도)과 같은 것인지 확인하는 것.
• 파란 중심은피성과 빨간 중심은피성의 SHMR 내 본질적 산란의 크기와 은하핵 질량에 따른 변화를 평가하는 것.

제안 방법

• 저자들은 관측 데이터를 사용하여 색을 기준으로 국지 중심은피성을 파랑과 빨강으로 분리하고, 각 집단의 별성질량-은하핵질량 관계(SHMR)를 별도로 정의한다.
• SHMR를 모델링하기 위해 은하핵 질량(Mh)을 독립변수로, 별성질량(Ms)을 종속변수로 사용하여 11.3 < logMh < 15 범위에서 관계를 적합한다.
• 파란 중심은피성과 빨간 중심은피성에 대해 각각 SHMR의 본질적 산란을 계산하고, 두 집단을 통합하여 평균 SHMR 산란을 유도한다.
• 관측된 은하 수와 색 분리 정보를 사용하여 파란 중심은피성을 수용하는 은하핵의 비율을 은하핵 질량의 함수로 계산한다.
• 관측된 비율 변화를 적합하여 파랑과 빨강 중심은피성의 비율이 동일해지는 특성 은하핵 질량을 결정한다.
• 관측 편향을 고려하고 통계적 방법을 사용하여 은하핵 질량과 환경의 영향이 별성 형성 억제에 미치는 영향을 분리한다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 다양한 은하핵 질량에서 파란 중심은피성과 빨간 중심은피성 간의 별성질량-은하핵질량 관계(SHMR)는 어떻게 다른가?
• RQ2 파란 중심은피성과 빨간 중심은피성의 SHMR 내 본질적 산란은 무엇이며, 은하핵 질량에 따라 어떻게 변화하는가?
• RQ3 은하핵 질량이 증가함에 따라 파란 중심은피성을 수용하는 은하핵의 비율은 어떻게 변화하며, 어느 질량에서 빨간 중심은피성과 동일한 비율에 도달하는가?
• RQ4 은하핵 질량 억제 또는 환경적 요인 등과 같은 물리적 메커니즘 중 어떤 것이 관측된 파랑-빨강 중심은피성 간의 SHMR 차이를 설명하는가?

주요 결과

• logMh ≈ 12에서 파란 중심은피성의 Ms/Mh 비율은 약 0.05이며, 이는 빨간 중심은피성의 약 0.03보다 1.7배 높다.
• SHMR의 본질적 산란은 빨간 중심은피성의 경우 약 0.14 dex, 파란 중심은피성의 경우 약 0.11 dex로, 파란 집단에서 산란이 더 적다.
• 모든 중심은피성의 평균 SHMR 산란은 은하핵 질량 범위 11.3 < logMh < 15 동안 약 0.20 dex에서 약 0.14 dex로 감소한다.
• Mh = 1×10¹¹ M☉일 때 약 87%의 은하핵이 파란 중심은피성을 수용하지만, Mh = 2×10¹² M☉에서는 이 비율이 약 20%로 감소하며, 더 높은 질량에서는 몇 퍼센트 수준으로 접근한다.
• 파랑과 빨강 중심은피성의 비율이 동일해지는 특성 은하핵 질량는 Mh ≈ 7×10¹¹ M☉이다.
• 고질량에서는 은하핵 질량에 의한 억제(충격加열 및 AGN 피드백에 의해 발생할 가능성이 높음)가 지배적이며, 저질량에서는 군집의 빈도와 같은 환경적 요인이 억제에 영향을 준다.